DE9201713U1

DE9201713U1 - Trocknerkombination von Kälte- und warmregeneriertem Adsorptionstrockner zur wirtschaftlichen Aufbereitung von Druckluft bei tiefen Taupunkten

Info

Publication number: DE9201713U1
Application number: DE9201713U
Authority: DE
Original assignee: Hankison 4130 Moers De GmbH
Current assignee: Hankison 4130 Moers De GmbH
Priority date: 1992-02-12
Filing date: 1992-02-12
Publication date: 1992-06-17
Anticipated expiration: 2002-02-13

Description

II. BESCHREIBUNG 1. Titel

Trocknerkombination zur Aufbereitung von Druckluft und Gasen

2. Gattung

Die Erfindung bezieht sich auf Trockner zur Erzeugung aufbereiteter Druckluft mit tiefen Taupunkten im Minusbereich, wie sie für bestimmte Produktionsverfahren (z.B. Instrumentenluft, Förderluft für Materialtransport) verlangt werden.

3. Stand der Technik

Bislang werden zur Aufbereitung von Druckluft entweder Adsorptionstrockner oder Kältetrockner einzeln zur Gewinnung qualitativ hochwertiger Druckluft eingesetzt. Daneben wurden vereinzelt Versuche unternommen, Kältetrockner und warmregenerierte Adsorptionstrockner hintereinander zu schalten. Aus physikalischen und wirtschaftlichen Gründen sind diese Versuche bis heute erfolglos geblieben.

4. Kritik

Ein Nachteil bei den bisher verwendeten warmregenerierten Adsorptionstrocknern ist, daß bei hohem Wasserdampfgehalt des eintretenden Mediums große Trockenmittelbehälter und-

mengen erforderlich sind. Demzufolge benötigt man zur Regeneration des Trockenmittels erheblich Heiz-und Gebläseleistung. Wenn einem warmregenerierten Adsorptionstrockner ein Kältetrockner vorgeschaltet wird, wird zwar der Wasserdämpfgehalt um ca 85% herabgesetzt, gleichzeitig aber auch ein ungesättigter Zustand des Mediums erzeugt (relative Feucht ca 25%). Da die Aufnahmekapazität des Trockenmittels aufgrund physikalischer Gesetzmäßigkeiten nur bei 100% Sättigung des Mediums vollständig ausgenutzt werden kann, ist das Vorschalten eines Kältetrockners zur Einsparung der Regenerationsenergie ungeeignet. Weiterhin ist es unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten bei Verwendung der vorgenannten Einzelkomponenten nicht vertretbar, variable Taupunkte (Sommer-/Winterbetrieb) zu erzeugen.

5. Aufgabe

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Trockner zur Aufbereitung von Druckluft und Gasen zu schaffen, der die Nachteile eines Kältetrockners, z.B. erhöhte Kondensation und damit störendes Einfrieren von Freiluftleitungen in den Wintermqnaten vermeidet. Desweiteren soll der Nachteil bei ausschließlichem Betrieb eines warmregenerierten Adsorptionstrockners beseitigt werden, der während seines Betriebes erhebliche Regenerationskosten zur Aufbereitung des Trockenmittels durch sehr hohen Energieverbrauch verursacht. Gleichzeitig sollte auch eine Miniaturisierung der verwendeten Adsorptionsbehälter dadurch erreicht

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werden, daß durch die Integration des warmregenerierten Adsorptionstrockners in den Luftstrom des Kältetrockners eine geringere Menge des Trockenmittels verwendet wird. Weiterhin sollen unter Einsatz der Kombination variable Taupunkte wirtschaftlich erzeugt werden.

6. Lösung

Nach der Neuerung besteht die Trocknerkombination aus einem Kältetrockner, in dessen Kreislauf ein warmregenerierter Adsorptionstrockner integriert wird. Dadurch wird erreicht, daß ca. 85% des absoluten Wasserdampfgehaltes im Kältetrockner abgeschieden wird. Gleichzeitig wird sichergestellt, daß die Luft den günstigsten Sättigungsgrad (relative Feuchte 100%) bei Eintritt in den Adsorptionstrockner behält. Dies hat zur Folge, daß die Behälter für das Trockenmittel kleiner gewählt werden können. Damit ist weniger Trockenmittel einzusetzen, welches während der Regenerationsphase weniger Energie benötigt.

7. Beschreibung des AusfUhrungsbeispiels:

In der Anlage 1. ist ein Ausführungsbeispiel anhand eines Flußdiagrammes dargestellt, Zeichnungen 1. und 2. zeigen den Aufbau der Neuerung in der Draufsicht und in der Seitenansicht.

Die Trocknerkombination besteht aus einem Kältetrockner, wie er bereits im Markt etabliert ist. Hier wird die in die Trocknerkom-

bination eintretende Druckluft zunächst in den Wärmeaustauschern (Pos. 1) und Pos. (2) auf +3⁰C abgekühlt und das auskondensierte Wasser wird im Abscheidesystem (Pos. 3) vom Luftstrom getrennt. Die anschließende Filtration im Ölausscheidefilter (Pos. 4) stellt die für das Trockenmittel geforderte Ölfreiheit der Druckluft sicher. Im Bedarfsfall kann durch Anordnung eines Aktivkohleadsorbers (Pos. 5) vor dem warmregenerierten Adsorptionstrockner (Pos. 6) ein Ölrestgehalt bis zu 0,0015 mg/m03 garantiert werden. Jetzt erfolgt die Trocknung der Druckluft im warmregenerierten Adsorptionstrockner (Pos. 6) , der in den Kreislauf des Kältetrockners eingebunden ist. Bei dieser Anordnung wird sichergestellt, daß die absolute Temperatur (+3⁰C) und der Taupunkt der Druckluft am Eintrittspunkt in die Rohrleitung (Pos. 7) des warmregenerierten Adsorptionstrockners deckungsgleich sind. Die Druckluft ist zu 100% gesättigt, der Idealzustand ist damit gegeben. Bevor die Druckluft im Luft/-Luft-Wärmetauscher (Pos. 1) des Kältetrockners wieder erwärmt wird, durchströmt sie nach dem Verlassen des Adsorptionstrockners (Pos. 6) einen Staubfilter (Pos. 8), der Trockenmittel-Abrieb zurückhält. Das Wasser wird vom Trockenmittel im Adsorptionsbehälter aufgenommen. Nach vollständiger Beladung des Trockenmittels wird die Regenerationsphase eingeleitet. Entsprechend dem Stand der Technik wird durch eine Heizung (Pos. 9) mittels eines Gebläses (Pos. 10 ) erwärmte Luft über das Trockenmittel geleitet und an Position (11) nach außen geführt. Dadurch wird das Trockenmittel regeneriert.

Desweiteren ist das Ausführungsbeispiel mit einem Bypass von Position 12 nach Position 13 ausgestattet, um im Bedarfsfall den warmregenerierten Adsorptionstrockner zu umfahren und stillzusetzen. Es wird damit der alleinige Betrieb des Kältetrockners ermöglicht, wenn verfahrensbedingt die von der Trocknerkombination erzeugten Tiefentaupunkte nicht benötigt werden.

Statt der herkömmlichen mechanischen Steuerung zur Beladung der Behälter des Adsorptionstrockners wird das Ausführungsbeispiel zur meßtechnisch genaueren Regelung durch eine speicherprogrammierbare Steuerung in Verbindung mit den Klappenarmaturen geregelt. Dazu wird an Position (15) ein Feuchtemeßgerät angebracht, dessen fortwährende elektrische Signale von der speicherprogrammierbaren Steuerung verarbeitet und an die Klappenarmaturen im warmregenerierten Adsorptionstrockner weitergeleitet werden. Eventuell hierbei auftretende Störungen werden in einem Display angezeigt.

8. Erzielbare Vorteile:

Dadurch, daß eine Verkleinerung der einzelnen Komponenten innerhalb des Adsorptionstrockners erreicht werden kann, tritt eine Reduzierung der Umweltbelastung durch verminderten Energieverbrauch bei der Regeneration des Trockenmittels auf. Im Einzelfall läßt sich eine Energieeinsparung bis zu 70% erzielen. Dies zeigt der Kostenvergleich für einen herkömmlichen Adsorptionstrockner mit der Neuerung:

-^, Seite 8 - ' Betr iebskostenvercfleich:

Die Betriebskosten für einen vergleichbaren Adsorptionstrockner herkömmlicher Art belaufen sich für eine Anlage mit 4.200 m³/h pro Jahr auf DM 70.912,— bei ca. 8.000 Betriebsstunden und einem Verbrauch von 55 kw Strom zu 0,16 DM/kwh. Der Betrieb der Trocknerkombination verursacht demgegenüber bei einer Leistungsaufnahme von maximal 18,1 kw lediglich Betriebskosten von DM 13.576,— pro Jahr, wenn der Adsorptionstrockner nur während der Wintermonate in Betrieb genommen würde, bzw. DM 23.168,— DM falls die Trocknerkombination das ganze Jahr betrieben würde. Ein weiterer erzielbarer wirtschaftlicher Vorteil ist die Verlängerung der Standzeit des Trockenmittels aufgrund verringerter thermischer Belastung (80° bis 100 ⁰C Regenerationstemperatur). Daneben entstehen geringere Austausch- und Entsorgungskosten für das Trockenmittel, da lediglich 1/3 Trockenmittelmenge benötigt wird. Außerdem wird eine längere Standzeit des Ölfilters dadurch erreicht, daß der Kältetrocknerteil im Abscheider gleichzeitig alle Flüssigkeits- und Feststoffpartikel größer 3 mikron filtert. Weiterhin tritt ein geringerer Verschleiß an den Umschaltarmaturen durch verlängerte Beladungszyklen ein.

Wenn die Trocknerkombination bei Bedarf mittels Bypass den warmregenerierten Adsorptionstrockner umfährt und stillegt, läßt sich eine weitere Energieeinsparung erzielen.

Wenn, wie im Ausführungsbeispiel, die Anlage mittels speicherprogrammierbarer Steuerung

geregelt wird, läßt sich eine weitere Energieeinsparung im Teillastbereich (z.B. halber Volumenstrom) durch Verlängerung der Beladungszyklen erzielen. Die Klartextanzeige eventuell auftretender Störungen verringert die Wartungszeit und damit die Wartungskosten der gesamten Anlage.

Duisburg, den 10. Februar 1992

Hartmut Schmitz
-RechtsanwaIt-

Claims

-cSeite 1 - ,, I. SCHUTZANSPRÜCHE

1. Trocknerkombination von Kälte- und warmregeneriertem Adsorptionstrockner zur wirtschaftlichen Aufbereitung von Druckluft bei tiefen Taupunkten

dadurch gekennzeichnet,

daß ein warmregenerierter Adsorptionstrockner derart in den Kreislauf eines Kältetrockners integriert ist, daß unmittelbar nach dem Kältemittel/Luft-Wärmetauscher ein Adsorptionstrockner angeordnet ist.

2. Trockner nach Anspruch 1.
dadurch gekennzeichnet,

daß die Trocknerkombination mit einem Bypass (12), der vor dem warmregenerierten Adsorptionstrockner an Pos. (12) angeordnet wird, ausgestattet ist, daß bei Bedarf (z.B. hoher Außentemperatur) der warmregenerierte Adsorptionstrockner umfahren und stillgesetzt werden kann.

3. Trockner nach den Ansprüchen 1 und 2
dadurch gekennzeichnet,

daß die Trocknekombination eine speicherprogrammierbare Steuerung (13) in Verbindung mit den Klappenarmaturen den Luftstrom für die Beladung und Regene-

ration der jeweiligen Trockenmittelbehälter meßtechnisch regelt und auftretende Störungen in einem Display in Klartextmeldung ausgibt.

4. Trockner nach den Ansprüchen 1 bis 3.
dadurch gekennzeichnet,

daß die Trocknerkombination mit einem Aktivkohleadsorber (Pos.5) ausgestattet wird, der im Luftstrom nach dem Vorfilter (Pos. 4) und vor dem warmregenerierten Adsorptionstrockner (6) anzuordnen ist.